铁路行业VR安全警示教育培训系统的运用

杨斐

摘要：分析了传统安全警示教育的限制因素，介绍了铁路行业VR安全警示教育培训系统搭建方案，重点阐述了VR安全警示教育培训系统的特点和优势。

关键词：VR（虚拟现实）  安全警示教育  铁路

1 概述

目前，在铁路运输企业面临生产经营压力的情况下，坚持把职工安全教育培训工作摆到重要位置，已经成为我们不容忽视的突出问题。而传统的安全警示教育模式都在某种程度上受到时间、地点等各种各样因素的限制，并且在现实中模拟安全事故也非常困难，因此就造成了很多人员不能完全的融入到安全事故当中，会对安全警示教育培训的效果大打折扣。但是VR虚拟现实技术在安全警示教育中的应用，将会完全弥补这些缺陷。下面，结合VR技术的特点，谈谈VR安全警示教育培训系统在铁路行业的运用情况。

2 VR技术简介

VR（Virtual Reality，即虚拟现实，简称VR）就是综合利用计算机图形系统和各种现实及控制等接口设备，在计算机上生成的、可交互的三维环境中提供沉浸感觉的技术。其中，计算机生成的、可交互的三维环境称为虚拟环境（即Virtual Environment，简称VE）。虚拟现实技术有以下几个特点。

（1）沉浸性。又称临场感，指用户对虚拟世界中的真实感。理想的模拟环境应该使用户难以分辨真假，使用户全身心地投入到计算机创建的三维虚拟环境中，该环境中的一切看上去是真的，听上去是真的，动起来是真的，甚至闻起来、尝起来等一切感觉都是真的，如同在现实世界中的感觉一样。

（2）交互性。指用户对虚拟世界中的物体的可操作性。例如，用户可以用手去直接抓取模拟环境中虚拟的物体，这时手有握着东西的感觉，并可以感觉物体的重量，视野中被抓的物体也能立刻随着手的移动而移动。

（3）构想性。又称自主性，指用户在虚拟世界的多维信息空间中，依靠自身的感知和认知能力可全方位地获取知识，发挥主观能动性，寻求对问题的完美解决。

由于沉浸性、交互性和构想性三个特性的英文单词的第一个字母均为I，这三个特性又通常被统称为3I特性。

3 铁路行业VR安全警示教育培训系统搭建

VR利用计算机技术，模拟出逼真的三维虚拟场景，并通过视觉、听觉、嗅觉、触觉、运动感知等让学员感受到身临其境的效果，VR技术的应用，开创了一个全新的安全教育方式。通过仿真VR培训系统，虚拟仿真技术模拟铁路现场作业场景，将铁路职工历年违章作业造成的后果、应急处置及标准化作业以最接近现实的视觉效果呈现出来，学员佩带相关设备后有身临事故现场的感觉，“亲历”安全事件，体验违章作业造成的后果，从而起到安全警示教育，加深学员对现场业务的认识，提升对安全作业和安全规章制度的理解和认识。

铁路行业VR安全警示教育培训系统由多个体验案例组成，涉及工务、电务、供电、车务、机务等多个专业，每个体验案例分为案例背景、实景展示、原因分析、事故教训四个模块。

（1）案例背景模块

利用UI呈现文字介绍该案例背景内容，让体验者在体验案例之前了解案例发生的时间、地点、涉及专业及作业内容等信息。

（2）实景展示模块

实景展示模块为体验者提供一个在视觉、听觉、触觉等方面与真实环境高度近似的“看起来景物真实、运用真实、声音真实、感觉真实”的数字环境，培训者可以在这个具有真实沉浸感与交互性的虚拟环境中，通过人机交互设备和场景里所有物件进行交互，体验实时的物理反馈，进行多种实验操作，能够产生亲临该现实世界的体验。体验者以案例当事人身份在虚拟场景中按预设好的案例流程情节进行体验，可以以第一视角亲自体验由于自己的违规操作造成安全事故的发生;也可以以第三视角观摩整个案例过程，加深体验效果。

（3）原因分析模块

彻底剖析造成案例事故发生的前因后果，分析事故萌芽、滋长以及至最终酿成的全过程。

（4）事故教训模块

安全警示教育的目的就是从事故中吸取教训，体验者通过对案例的亲身体验、原因分析，认真汲取事故教训，增强责任心，提高安全意识，切实履行自己的安全职责，才能有效地贯彻落实“安全第一”的方针，才能有效地防范和遏制事故的发生。

4 铁路行业VR安全警示教育培训系统特点和优势

4.1相比传统的安全教育，VR技术的应用开创了一个全新的安全教育模式

传统的应急安全演练模式都在某种程度上受到时间、地点等各种各样因素的限制，并且在现实中模拟安全事故也非常困难，因此就造成了很多人员不能完全的融入到安全事故当中，会对应急安全演练的效果大大打个折扣。但是VR虚拟现实技术在应急安全演练中应用的话，将会完全弥补这些缺陷。此外，虚拟现实技术需要的场地时间完全不受限制，只需要安装设备的空间即可，并且能够让每个人都参与当中。让每一个参与者真实的操作应急安全演练的步骤，切实的学会应对措施。

4.2再现现场实际场景，场景真实、内容更丰富

VR技术可虚拟再现铁路作业现场真实场景，通过获取实际站场、区间、变电所、候车厅、平过道以及列车等环境的三维立体数据，利用计算机图形技术建立虚拟环境模型，为学员提供一个和真实作业环境完全一致的虚拟环境，让学员直接在虚拟的真实现场场景中进行安全体验，效果更加直接。更主要的是VR技术能够虚拟展现现场实际很难建造、危险性很高的场景。

4.3真实还原事故案例，培训效果更明显

培训案例还原真实事故案例过程，体验者沉浸式体验。通过缜密的情节设置、细节还原、事故多角度分析等方式提升体验效果，让体验者不光感受事故带来的冲击起到警示自身的作用，同时又能以一个观摩者的角度在内容带动下自发的对事故进行分析反思。让体验者不单感受事故冲击力，同时还能对事故进行深刻反思。

4.4交互式选择，谆谆诱导诱导学员掌握按规操作要点及违规操作造成严重后果

每个案例在故事发展过程中设置多个情节转折选项（即：正确操作和违规操作），学员在体验过程当中，揉入在现场经常出现的人员不安全行为、不安全心理以及亲情等元素在其中，根据自己理解任意选择故事情节发展，体验违规操作带来了严重后果，最终诱导学员掌握正确的操作方式。从体验者的思想上对其进行冲击，提升体验效果。

4.5可多人同步VR体验

VR体验机+一体机的培训模式可以实现一人操作多人同步VR体验，为使用者提供了更好的交互感，能够在短时间内让大量的人员同时体验，给安全警示教育工作节省了大量的人员时耗，同时由于多人在线的特性，它并不需要每个人都学会VR的操作方式，只要有一人会，那么便可以同时给一群人做安全警示教育的工作，这对很多不懂得操作VR设备的人提供很更好的体验方式，满足VR实景教学、新职工入场教育、集体培训的要求。

5结束语

通过学员沉浸式体验，亲身经历事故现场，感知违章作业的后果，心灵深处得以强烈震撼，让干部、职工从心灵深處感受到安全生产的重要性。通过体验安全培训增强职工的安全意识，牢固树立“珍爱生命”、“生命至上”的安全理念。

参考文献

[1]吴可玉.基于Unity 3D的虚拟消防与安全教育系统[J].试验技术与管理，2020，37（12）

[2]牛达钰.基于情景模拟的沉浸式建筑工人安全教育培训[J].工程管理学报，2020，34（5）

[3]成腾.基于虚拟显示技术铁路接触网维修仿真实训系统设计与实现[J].铁路计算机应用，2019，28（7）